Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ получения диметилсульфона

Классы МПК:C07C315/02 образованием сульфоновых или сульфоксидных групп окислением сульфидов или образованием сульфоновых групп окислением сульфоксидов
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский государственный университет (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-11-28
публикация патента:

Изобретение относится к области технологии серосодержащих органических соединений, в частности диметилсульфона, который может быть использован в производстве красителей, лекарственных средств, полиакриленсульфонов, в качестве растворителя для полиакрилонитрила и т.п. Описывается способ электрохимического синтеза диметилсульфона, заключающийся в том, что проводят электролиз 1,0-3,0 М диметилсульфоксида в водном растворе NaOH в бездиафрагменном электролизере при плотности анодного тока 0,01-0,02 А/см2. Предложенный способ упрощает технологию диметилсульфона по известному уровню, исключая большое число операций и использование дорогих реактивов, токсичных растворителей, а также сильных окислителей, таких как озон, азотная кислота, пероксид водорода, и кроме того, позволяет получить диметилсульфон высокой степени чистоты и осуществить возможность электросинтеза непрерывно с автоматическим контролем всего процесса. 3 табл.

Изобретение относится к области технологии получения серосодержащих органических соединений, в частности сульфона, который может быть использован в производстве лекарственных средств, полиакриленсульфонов, в качестве растворителя для полиакрилонитрила и т.д.

Известен способ получения диметилсульфона путем окисления диметилсульфоксида (ДМСО) озоном в хлороформе [1].

Недостатком этого способа является сложность и емкость процесса, также в данном способе используется труднодоступный сильный окислитель - озон, токсичное вещество - хлороформ.

Диметилсульфон также получают путем взаимодействия сульфоксида с пероксидом водорода (H2O2 ) в водной среде при температуре 22°С в течение 60 минут, с последующим разделением путем центрифугирования [2].

Недостатком этого способа является использование сильных окислителей, сложного оборудования и многостадийности осуществления процесса.

Известен способ получения диметилсульфона пропусканием паров диметилсульфоксида в смеси с инертным газом в присутствии каталитических количеств перекиси водорода при температурах 70-95 и 110-120°С [3].

Недостатками этого способа являются использование высоких температур в несколько этапов и многоступенчатость осуществления процесса.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа электрохимического синтеза диметилсульфона электролизом водных растворов диметилсульфоксида.

Техническим результатом данного изобретения является упрощенность процесса синтеза и получение высокой чистоты конечного продукта - диметилсульфона. Метод синтеза диметилсульфона электролизом водных растворов диметилсульфоксида отличается от химических тем, что не используются агрессивные окислители, токсичные растворители, высокие температуры и может быть осуществлен непрерывно.

Сущность предложенного способа получения диметилсульфона заключается в том, что проводят электролиз 1,0-3,0 М диметилсульфоксида в 0,2-0,6 М водных растворах NaOH в бездиафрагменном электролизере при плотностях анодного тока 0,01-0,02 А/см2.

Электролиз диметилсульфоксида можно проводить с использованием в качестве анода графита, диоксида свинца, сплава свинца с 2% серебром, платины и др., т.е. анодно-устойчивых электродных материалов.

При проведении патентных исследований не обнаружено решения, идентичного заявленному, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна».

Считаю, что сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.

Пример 1.

В бездиафрагменный электролизер заливают 50 мл раствора, содержащего 0,4 М NaOH и 1,5 М ДМСО. Анодом служит аморфный графит. Катодом является медная пластина. Электролиз проводился при плотности тока 0,015 А/см2 в течение 6 часов. Температура раствора к концу электролиза составляла 30-35°С. Расчет Q-количества электричества проводили в соответствии с суммарным уравнением реакции окисления диметилсульфоксида до диметилсульфона.

способ получения диметилсульфона, патент № 2377235

По окончанию электролиза раствор упаривали. После упаривания раствор охлаждался. При остывании выпадают белые игольчатые кристаллы диметилсульфона, которые отделяются фильтрованием. Выход по току диметилсульфона составляет 92%.

Идентификацию вещества осуществляли путем определения tпл , которая составляет 110°С, что соответствует справочному значению, и снятием ИК-спектров. ИК-спектр снимали на спектрометре FT-801 с Фурье преобразованием. Характеристическая полоса поглощения группы -SO2 проявляется в области 1335-1310 см -1.

Пример 2.

Проводился аналогично примеру 1. Электролизу подвергали 0,5 М раствор диметилсульфоксида в водном растворе щелочи в течение 3 часов.

Пример 3.

Проводился аналогично примеру 1. Электролизу подвергали 3,5 М раствор диметилсульфоксида в течение 21 часа.

Полностью данные электролиза растворов ДМСО в пределах концентраций - 0,5-3.5 М приведены в таблице 1.

Таблица 1
Данные препаративного электросинтеза диметилсульфона
№ п/пКонц. ДМСО, МЭлектролит, NaOH (M)i, A/cm 2Q, Кл Вых. по току, % Вых по в-ву, г
1 0,50,4 0,0151,34 501,18
2 1,00,4 0,0152,68 904,23
3 1,50,4 0,0154,02 926,48
4 2,00,4 0,0155,36 948,83
5 3,00,4 0,0158,04 9012,69
6 3,50,4 0,0159,38 609,87

Как видно из таблицы 1 выход по току диметилсульфона уменьшается в растворе ниже 1,0 М и выше 3,0 М ДМСО. Это является результатом как некоторого восстановления конечного продукта и преимущественно протекания реакции выделения кислорода с изменением концентрации ДМСО.

В таблице 2 представлены данные препаративного электросинтеза диметилсульфона, полученные путем электролиза раствора диметилсульфоксида оптимальной концентрации при различных плотностях анодного тока.

Таблица 2
Данные препаративного электросинтеза диметилсульфона
№ п/пКонц. ДМСО, МЭлектролит, NaOH (M)i, A/cm 2Q, Кл Вых. по току, % Вых по в-ву, г
1 1,50,4 0,0054,02 624,37
2 1,50,4 0,014,02 896,27
3 1,50,4 0,0154,02 926,48
4 1,50,4 0,024,02 866,06
5 1,50,4 0,0254,02 563,95

Пример 4.

Электросинтез проводится в соответствии с примером 1. Электролизу подвергают раствор 1,5 М ДМСО на фоне 0,4 М NaOH. При электролизе использовали в качестве анода графит, а в качестве катода - стальную пластину. Электролиз проводили при плотности тока 0,01 А/см 2 в течение 8 часов.

Пример 5.

Проводился аналогично 4 при плотности анодного тока 0,02 А/см 2 в течение 4 часов.

Пример 6.

Проводился аналогично 4 при плотности анодного тока 0,015 А/см 2 в течение 5,5 часов.

В таблице приведены опытные данные выхода диметилсульфона по току в щелочном растворе гидроксида натрия различных концентраций.

Таблица 3
Данные выхода диметилсульфона в зависимости от С NaOH
№ п/пКонц. ДМСО, МЭлектролит, NaOH (M)i, A/cm 2Q, Кл Вых. по току, %
1 1,50,1 0,0154,02 54
2 1,5 0,20,015 4,0265
3 1,50,4 0,0154,02 92
4 1,5 0,60,015 4,0276
5 1,50,8 0,0154,02 62

Как видно из таблицы, зависимость выхода по току диметилсульфона от концентрации электролита (NaOH) показывает, что максимальный выход наблюдается при концентрации 0,4 М NaOH. Выше и ниже этой концентрации выход диметилсульфона падает. Это обусловлено тем, что при концентрациях более 0,4 М преобладает анодный процесс образования кислорода, а при концентрации менее 0,4 М возрастает процесс перенапряжения выделения кислорода, который приводит к образованию других побочных продуктов.

Выделение и идентификацию вещества проводили, как в примере 1.

Диметилсульфон, синтезируемый путем электролиза водных растворов ДМСО, получается в виде игольчатых кристаллов высокой чистоты. Предложенный метод имеет некоторые преимущества по сравнению с химическим способом:

1. Синтез можно проводить без использования дорогих реактивов и сильных окислителей (озон, азотная кислота, пероксид водорода), а также токсичных растворителей (хлороформ и др.).

2. Получение диметилсульфона высокой чистоты без осуществления большого числа операций.

3. Возможность осуществления электросинтеза непрерывно с автоматическим контролем всего процесса.

Таким образом, для заявленного способа в том виде, в каком он охарактеризован в описании, подтверждена возможность его осуществления в одну стадию без процедур дополнительной очистки. Диметилсульфон предназначен для использования в препаративном органическом синтезе, в фармацевтической промышленности и медицине.

Использованная литература

1. Краткая химическая энциклопедия. М., 1965. Т-4 С. 1119.

2. CN 1356315 A (TIAN JUN), 03.07.2002.

3. Патент РФ № 166333. Кл. С07с, от 23.11.1964. Способ получения диметилсульфона. / В.Г.Ведерников, В.Ф.Максимов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения диметилсульфона с использованием диметилсульфоксида, отличающийся тем, что проводят электролиз 1,0-3,0 М диметилсульфоксида в водном растворе NaOH в бездиафрагменном электролизере при плотности анодного тока 0,01-0,02 А/см2.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2377235

patent-2377235.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C07C315/02 образованием сульфоновых или сульфоксидных групп окислением сульфидов или образованием сульфоновых групп окислением сульфоксидов


Наверх